Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm X (không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp gồm:A. Bài 4: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Fe 2 O 3 và Al trong đ[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM A- Lý thuyết phương pháp giải
1 Bài tốn có hiệu suất phản ứng khơng hồn tồn phản ứng nhiệt nhôm * Phương pháp giải chung
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
- Hiệu suất phản ứng H = %Al phản ứng = % Fe2O3 phản ứng
- Hỗn hợp X sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe2O3 thường cho vào
+ Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 lỗng) tạo khí H2
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (1)
2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 (2)
⇒ nH2 = nFe + (3/2).nAl
+ Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH Al Al2O3 bị phản ứng
2Al dư + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
2 Bài tốn nhiệt nhơm với hiệu suất H = 100% * Phương pháp giải chung
- Bước 1: Cần xác định Al dư hay oxit kim loại dư, trường hợp cho khối lượng hỗn hợp cần xét trường hợp Al dư Al hết
- Bước 2:
+ Dựa vào kiện toán thường gặp hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch NaOH
hoặc dung dịch axit (HCl, H2SO4) tính số mol chất dư số mol chất phản ứng
+ Vận dụng bảo toàn nguyên tố Al, Fe, O, bảo toàn khối lượng bảo toàn electron các phản để tính tốn
- Bước 3: Tính tốn theo u cầu tốn B- Bài tập vận dụng
Bài 1: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al Fe3O4 điều kiện khơng có khơng khí Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu dung
dịch Y, chất rắn Z 3,36 lít khí H2 (ở đktc) Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu 39 gam kết
tủa Tính giá trị m? Hướng dẫn:
- Từ đề suy thành phần hh rắn X gồm: Fe, Al2O3 (x mol) Al dư (y mol)
- Các phản ứng xảy là:
(2)2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2
CO2 + NaAlO2 + H2O → Al(OH)3 + NaHCO3
- nH2 = 0,15 mol, nAl(OH)3 = 0,5 mol
Theo bảo toàn nguyên tố Al ta có nAl bđ = nAl(OH)3 = 0,5 mol
nAl dư = (2/3).nH2 = 0,1 mol → nAl pư (1) = 0,5 – 0,1 = 0,4mol
Theo Pt (1) nFe3O4 = (3/8).nAl = 0,15 mol
Vậy khối lượng m = 27 0,5 + 232 0,15 = 48,3 gam
Bài 2: Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8g bột Fe3O4 tiến hành phản ứng nhiệt nhơm điều kiện
khơng có khơng khí Hòa tan hỗn hợp rắn sau phản ứng dung dịch H2SO4 lỗng dư thu 10,752
lít H2(đktc) Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm? (giả sử Fe3O4 bị khử thành Fe)
Phân tích:
- Với tính hiệu suất HS thường khơng biết tính hiệu suất theo Al hay Fe3O4 thực tế
này biết số mol Al Fe3O4 ta cần so sánh tỉ lệ mol chất để xác định xem hiệu suất phản
ứng tính theo chất
- Vì tính hiệu suất nên hỗn hợp A sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe3O4 cho vào dung dịch
axit (HCl, H2SO4 lỗng) tạo khí H2
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (1)
2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 (2)
Fe3O4, Al2O3 + H+ → Muối + H2O
→ nH2 = nFe + (3/2).nAl du
Hướng dẫn:
Theo ta có nAl = 0,4 mol, nFe3O4 = 0,15 mol
→ hiệu suất H = %Fe3O4 phản ứng
Phản ứng: 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
Ban đầu: 0,4 0,15 (mol)
Phản ứng: 8x 3x 9x Sau phản ứng: (0,4-8x) (0,15 – 3x) 9x
Theo PT 1,2 ta có nH2 = nFe + (3/2).nAl du
0,48 = 9x + (3/2).(0,4 – 8x) → x = 0,04 mol
(3)C- Bài tập trắc nghiệm
Bài 1: Trộn 8,1 gam Al 48 gam Fe2O3 cho tiến hành phản ứng nhiệt nhôm điều kiện khơng khí, kết thúc thí nghiệm thu m gam hỗn hợp rắn Giá trị m là:
A 56,1 gam B 61,5 gam C 65,1 gam D 51,6 gam
Bài 2: Dùng m gam Al để khử hoàn toàn lượng Fe2O3 sau phản ứng thấy khối lượng oxit giảm 0,58 g Hỏi lượng nhôm dùng m là:
A m = 0,27 g B m = 2,7g C m = 0,54 g D m = 1,12 g
Bài 3: Hỗn hợp X gồm Fe3O4 Al có tỉ lệ mol tương ứng : Thực phản ứng nhiệt nhơm X (khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hồn tồn thu hỗn hợp gồm:
A Al, Fe, Fe3O4 Al2O3 B Al2O3, Fe Fe3O4 C Al2O3 Fe D Al, Fe Al2O3
Bài 4: Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Fe2O3 Al điều kiện khơng có khơng khí
thu hỗn hợp chất rắn Y Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 0,3 mol H2 Mặt khác
nếu cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu 0,4 mol H2 Số mol Al X là:
A 0,3 mol B 0,6 mol C 0,4 mol D 0,25 mol
Bài 5: Nung m gam hỗn hợp Al, Fe2O3 đến phản ứng hoàn toàn thu hỗn hợp rắn Y Chia Y làm
phần Phần tác dụng với dung dịch H2SO4 lỗng dư, sinh 3,08 lít khí H2 đktc Phần tác
dụng với dung dịch NaOH dư, sinh 0,84 lít khí H2 đktc Giá trị m là:
A 21,40 B 29,40 C 29,43 D 22,75
Bài 6: Hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3 có khối lượng 21,67 gam Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm điều
kiện khơng có khơng khí (giả sử xảy phản ứng khử Fe2O3 thành Fe) Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau
phản ứng dung dịch NaOH dư thu 2,016 lít khí H2 (đktc) 12,4 gam chất rắn không tan
Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là:
A 45% B 50% C 71,43% D 75%
Bài 7: Có 9,66 gam hỗn hợp bột nhơm Fe3O4 Tiến hành nhiệt nhơm hồn tồn hịa tan hết hỗn hợp
sau phản ứng dung dịch HCl 2,688 lít H2 (đktc) Khối lượng nhơm hỗn hợp ban đầu là?
A 2,16 B 2,7 C 2,88 D 0,54
Bài 8: Nung hỗn hợp gồm 15,2 gam Cr2O3 (Cr = 52) m gam Al Sau phản ứng hoàn toàn, 23,3
gam hỗn hợp rắn X Cho tồn X phản ứng với axit HCl dư V lít H2 (đktc) Tính giá trị V?
A 2,24 lit B 3,36 lit C 7,84 lit D 1,12 lit
Bài 9: nung hoàn toàn hỗn hợp A gồm x gam Al y gam Fe2O3 thu hỗn hợp B Chia B thành hai phần nhau: Phần tan dung dịch NaOH dư, khơng có khí cịn lại 4,4 gam chất
rắn khơng tan Phần dung dịch H2SO4 loãng dư thu 1,12 lít khí(đktc) Giá trị y
A 5,6 gam B 11,2 gam C 16 gam D gam
Bài 10: Nung Al Fe3O4 (khơng có khơng khí, phản ứng xảy hoàn toàn) thu hỗn hợp A Nếu cho A tác dụng với dung dịch KOH dư thu 0,672 lít khí (đktc) Nếu cho A tác dụng với
(4)A 33,69% B 26,33% C 38,30% D 19,88% Đáp án
1 A C D A D
6 D B C B 10 C
Bài 1:
Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: ∑ mtruoc pư = ∑ msau pư
⇔ mAl + mFe2O3 = mhh ran sau
⇔ 8,1 + 48 = 56,1 = mhh ran sau
⇒ Chọn A
Bài 2:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
2a………a…………a……… mol Theo ta có:
mFe2O3 - mAl2O3 = 0,58g
⇔ 160a - 102a = 0,58g
⇔ 58a = 0,58
⇔ a = 0,01 mol
⇒ nAl = 2a = 0,02 mol
⇒ mAl = 0,02.27 = 0,54g
⇒ Chọn C
Bài 3:
Theo bài, ta giả sử số mol Fe3O4 mol, Al mol
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
Ban đầu 3…………1………mol Phản ứng 2,67…… 1…… 1,33…….3….mol Sau phản ứng 0,33………0………….1,33……3……mol
Vậy sau phản ứng hỗn hợp gồm có Al dư, Al2O3, Fe
⇒ Chọn D
Bài 4:
(5)Vậy Y gồm có Al dư, Al2O3 Fe
- Y tác dụng với NaOH sinh khí H2
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (1)
- Y tác dụng với HCl sinh khí H2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 +3H2 (2)
Fe + HCl → FeCl2 + H2 (3)
⇒ nH2(2) = 3/2 nAl dư = 3/2 0,2 = 0,3 mol
⇒ nH2(3) = nFe = nH2 - nH2(2) = 0,4-0,3= 0,1 mol
- Phản ứng nhiệt nhôm:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe (4)
Theo phản ứng (4) ta có:
⇒ nAl ban đầu = nAl dư + nAl pư = 0,2+0,1 = 0,3 mol → m↓ = mAl(OH)3 = 0,1.78 = =7,8g
⇒ Chọn A
Bài 5:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
nH2(p1) = 3,08/22,4 = 0,1375 mol
nH2(p2) = 0,84/22,4 = 0,0375 mol
Thấy phần tác dụng với NaOH sinh khí, suy sản phẩm có Al dư
Vậy rắn Y gồm Al2O3, Fe Al dư
Phần 2:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2
Theo PTPU ta có:
nAl (p2) = 2/3 nH2(p2) = 2/3 0,0375 = 0,025 mol
⇒ nAl(p1) = nAl(p2) = 0,025 mol Phần 1:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (*)
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 (**)
Theo (**) ta có:
(6)⇒ nH2(*) = nH2(p1) - nH2(**) = 0,1375 - 0,0375 = 0,1 mol
⇒ nFe (p1) = nH2(*)=0,1 mol
⇒ nAL pư = nFe sp = 0,2 mol
⇒ nFe2O3 = 1/2 nFe sp = 1/2 0,2 = 0,1 mol
⇒ mhh = mFe2O3 + mAl (pư) + mAl(dư) = 0,1.160+0,05.27+0,2.27=22,75g
⇒ Chọn D
Bài 6:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
Sau phản ứng cho hỗn hợp rắn tác dụng với dd NaOH thấy có khí ra, suy có Al dư
Vậy hỗn hợp rắn: Fe, Al2O3, Al (dư) Fe2O3 (nếu dư)
Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mX = m ran tan - mran khong tan
⇒ m ran tan = mX - mran khong tan = 21,67 - 12,4 = 9,27g Mà mran tan = mAl(dư) + mAl2O3
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (1)
Theo PTHH (1), ta có:
⇒ mAl(dư) = 0,06.27 = 1,62g
⇒ mAl2O3 pư = m ran tan - mAl(dư) = 9,27-1,62=7,65 g
⇒ nAl2O3(pư) = 0,075mol
⇒ nAl(pư) = nFe(sp) = 2.nAl2O3(pư) = 0,075.2 = 0,15 mol Ta có:
m ran khong tan = mFe (sp) = mFe2O3(neu dư)
⇒ mFe2O3(neu dư)=12,4-0,15.56 = 4g
(7)Giả sử phản ứng hồn tồn Al dư → Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm theo Fe2O3
⇒ H = 0,075.100/0,1 = 75%
⇒ Chọn D
Bài 7:
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe (1)
TH1: Al dư, hỗn hợp sau phản ứng là: Al2O3, Fe, Al dư
Gọi x y số mol Al phản ứng số mol Al dư
2Al + 6HCl → 2AlCl3 +3H2 (2)
Fe + HCl → FeCl2 + H2 (3)
Theo PTHH (1), ta có: nFe3O4 = 3/8 x, nFe = 9/8 x Theo PTHH (2) (3), ta có:
nH2(2) = 3/2 y
nH2(3) = 9/8 x
Từ ta có hệ pt:
⇒ nAl(bđ) = nAl(pư) + nAl(dư) = x+y = 0,08+0,02=0,1 mol
⇒ mAl(bđ) = 0,1.27 = 2,7g
TH2: Fe3O4 dư, suy hỗn hợp sau phản ứng: Al2O3, Fe, Fe3O4 dư
Gọi a, b số mol Al phản ứng số mol Fe3O4 dư
Theo PTHH (1) ta có:
nFe3O4(pư) = 3/8 a, nFe(sp) = 9/8 a
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (4)
Theo PTHH (4), ta có:
nFe(sp) = nH2 = 9a/8 = 2,688/22,4 = 0,12 mol
(8)⇒ b = 0,01(loại)
Vậy khối lượng Al ban đầu 2,7 gam
⇒ Chọn B
Bài 8:
Theo định luật bảo tồn khối lượng, ta có: mCr2O3 + mAl = mhh ran(sau pư)
mAl = mhh ran(sau pư) - mCr2O3
mAl = 23,3 -15,2 = 8,1g
⇒ nAl = 0,3 mol
⇒ nCr2O3 = 15,2/152 = 0,1 mol
2Al + Cr2O3 → Al2O3 + 2Cr
Bđ: 0,3 0,1
Pư: 0,2 0,1 0,1 0,2 Sau pư: 0,1 0,1 0,2
Hỗn hợp sau phản ứng Al dư (0,1 mol), Al2O3 (0,1 mol), Cr (0,2 mol)
2Al + 6HCl → 2AlCl3 +3H2
0,1……… 0,15
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
0,2……… 0,2
⇒ nH2 = 0,15+0,2 = 0,35 mol ⇒ VH2 = 0,35.22,4=7,84 lit
⇒ Chọn C
Bài 9: Tương tự
Lưu ý:Từ liệu đề bài, ta suy hh B: Al2O3, Fe, Fe2O3 (nếu dư)
⇒ Chọn B
Bài 10: Tương tự
Lưu ý: Từ kiện đề bài, ta suy sau phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp rắn thu là: Al dư, Fe, Al2O3
2Al +6H2SO4 (đ,n) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2Fe + 6H2SO4 (đ,n) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
(9)Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng
I. Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng
xây dựng khóa luyện thi THPTQG mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học
- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường
Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức
Tấn.
II. Khoá Học Nâng Cao HSG
- Tốn Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho em HS
THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học Tổ Hợp
dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh
Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
III. Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất
các môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh
Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai
Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online Chuyên Gia